基于脉冲强磁场的剪切方法研究

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1、分类号学号M201271360学校代码10487密级硕士学位论文基于脉冲强磁场的剪切方法研究学位申请人：李鑫学科专业：电气工程指导教师：李亮教授答辩日期：2015年5月20日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsFortheDegreeofMasterofScienceResearchofShearingMethodBasedonPulsedHighMagneticFieldCandidate:LiXinMajor:ElectricalEngineeringSupervisor:Prof.LiLian

2、gHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门

3、或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期年月日日期年月日华中科技大学硕士学位论文摘要随着经济的发展以及科技的进步，钢铁产量提升迅速，剪切机是钢铁产业中的重要设备之一，其需求量也随之大幅增长。现有的机械以及液压剪切机的剪切速度相对较慢，这一类剪切机由于剪切间隙等参数选择不合理以及刀刃的磨钝等因素，容易造成工件剪切完后

4、出现卷边、毛边以及褶皱等剪切缺陷。基于脉冲强磁场的剪切方法具有产生电磁力能量密度大、剪切速度快、剪切力灵活可控的特点，能够显著提高金属板料的剪切质量，在金属材料剪切加工领域具有良好的应用前景。首先，本文论述了脉冲电磁剪切方法的基本原理，从磁场的时空分布，电磁力的产生等入手对线圈与驱动板的电磁耦合原理进行分析；在此基础上结合现有的剪切装置，提出了两种适合于电磁高速剪切简单直接的传动装置；并对金属工件的剪切过程以及工件的断面进行分析研究。其次，对电磁剪切中包括电路—磁场—温度场—结构场在内的多物理场耦合过程进行分析，提出了适用有限元处理驱动板运动的两种方式，并使用COMS

5、OLMultiphysics软件建立了电磁剪切完整的二维有限元数值模型。然后，从电源系统，驱动线圈的形状以及线圈的力学分析三个方面对剪切装置样机的电磁系统进行分析设计，从传动结构，机身结构以及辅助设备三个方面对剪切装置样机的的机械结构方面进行设计，所设计实验样机能够满足剪切能力以及机械强度的设计要求。最后，开展了脉冲电磁剪切的相关实验，研究并分析了不同剪切方式、放电电压、以及不同剪切间隙对剪切效果的影响，并和传统的液压剪切进行了对比研究，发现脉冲电磁剪切的断面质量要明显优于液压剪切。关键词：脉冲强磁场；电磁剪切；高速剪切；脉冲电磁力；线圈；驱动板I华中科技大学硕士学位

6、论文AbstractWiththedevelopmentofeconomyandprogressinscienceandtechnology,steeloutputisincreasingquickly.Becausetheshearmachineisoneofimportantequipmentinsteelindustry,thedemandisalsogrowingsignificantly.Cuttingspeedofexistingmechanicalandhydraulicshearingmachinesisrelativelyslow,duetounre

7、asonableshearclearanceparametersandbluntnessofblade,theshearedsheetmetaliseasytocausedefectssuchasedges,burrsandfolds.Shearingmethodbasedonpulsedhighmagneticfieldhascharacteristicsofhighelectromagneticforceenergydensity,fastshearingspeed,flexibleandcontrollableshearingforce,whi